Forskare vid Los Alamos National Laboratory och U.S. Army Research Laboratory i Aberdeen, Maryland har utvecklat ett nytt "smältgjutet" explosivt material som kan vara en lämplig ersättning för trinitrotoluen, mer känd som TNT.

"Armén och laboratoriet, genom det gemensamma ammunitionsprogrammet, har letat efter en TNT-ersättare, "sa David Chavez, en explosiv kemist i Los Alamos. "Något med icke- eller lågtoxicitet som har rätt smältpunkt så att det kan göras flytande och gjutas, för användning i en mängd olika ammunition."

Den nya molekylen är en kvävehaltig förening som kallas bis-oxadiazol. Chavez har utvecklat explosiva föreningar med hög kvävehalt i decennier i Los Alamos, med särskild tonvikt på låg explosiv känslighet och goda miljöegenskaper.

"En stor utmaning var att komma med en formel som avsevärt skulle överträffa TNT:s explosiva energi, men fortfarande har smältgjutningsförmåga", sa Chavez. "När man designar en molekyl för att vara smältgjutbar, ändå högpresterande, du möter vanligtvis många utmaningar på grund av många hinder."

En av de största utmaningarna var att få tillräckligt högt materialutbyte ur syntesprocessen. En tidig procedur gav endast 4 procents avkastning, alldeles för lågt för att vara praktiskt och prisvärt. Efter flera iterationer av processen ökade forskarna avkastningen till 44 procent.

Arbetar med Jesse Sabatini och kollegor på Aberdeen, de utvecklade en 24-atoms molekyl som är packad med kväve, och har ökat prestanda 1,5 gånger högre än TNT. Det fullständiga kemiska namnet är bis(1, 2, 4-oxadiazol)bis(metylen)dinitrat.

Forskningen kommer att fortsätta med produktion av materialet i kilogramskala, ett batteri av explosiva tester såväl som framtida toxicitetsstudier.

Naturvårdsverket har listat TNT som ett möjligt cancerframkallande ämne, och exponering för materialet har kopplats till störningar i blodet, såsom anemi, och onormal leverfunktion, enligt Centers for Disease Control. TNT bereddes först 1863 av den tyske kemisten Julius Wilbrand men dess fulla potential som sprängämne upptäcktes inte förrän 1891. TNT har använts som ammunitionssprängämne sedan 1902.

Forskningen publicerades den 25 maj, 2018 i American Chemical Society's journal, Organisk process forskning och utveckling .